Vrste kondenzatorjev, njihove značilnosti in namen

Akumulacijo in pretvorbo električne energije lahko pripišemo osnovnim nalogam, ki rešujejo pomožne elemente radijske opreme. Kondenzator pripada pasivnim komponentam in deluje kot nekakšna zmogljivost za vhodni naboj. Oblikovanje standardnih naprav zagotavlja plošče, ki so ločene s tankimi dielektriki. Bolj zapletene vrste kondenzatorjev lahko vsebujejo več elektrodnih plasti, ki tvorijo valjasto navijanje. Obstajajo tudi druge značilnosti, ki določajo možnost uporabe elementov za določeno opremo.

Namenski kondenzatorji

Doslej skoraj ni nobenega področja radijskega inženiringa, v katerem se te naprave ne bi uporabljale. Najpogostejše kombinacije kondenzatorjev z upori in induktorji, ki sodelujejo pri gradnji električnih vezij. Takšna vozlišča podpirajo funkcije frekvenčnih filtrov, nihajnih vezij in povratnih linij. Druga pogosta težava je glajenje napetosti, ki jo potrebujejo sekundarni viri energije. Pri laserskih sistemih, bliskovnih sistemih in magnetnih pospeševalnikih se uporablja električni kondenzator, ki zagotavlja enkratno polnjenje z veliko močjo. In obratno elektrotehnične naprave opremljeni s temi elementi za izravnavo jalove energije. Čeprav takšnih elementov ni mogoče obravnavati kot polno kapacitivne naprave za shranjevanje energije v nekaterih sistemih delujejo tudi kot nosilci informacij.

Označevanje naprave

Za vizualno ugotavljanje, ali kondenzator pripada določeni kategoriji, se uporabljajo posebni simboli. Prva indikacija je kapacitivni potencial, izražen z mikrofaradi (μF). Uporabijo se lahko druge merske enote, ki bodo označene z ustrezno oznako. Vrsta materiala, ki se uporablja v konstrukciji, ni vedno označena - praviloma se proizvajajo ne-markirni keramični in filmski nepolarni modeli. Poimenovanje kondenzatorjev tantala ustreza uporom - razen prisotnosti znaka µ in številk 104 ali 107. Take naprave so lahko oranžne, rumene ali črne. Oznaka znaka označuje tudi dimenzijske parametre in zmogljivost. Visokonapetostni in elektrolitski modeli so označeni z maksimalno vrednostjo napetosti, za spremenljive kondenzatorje pa je prikazano območje kapacitivnosti.

Ključne funkcije

Glavni delovni parameter je zmogljivost, od katere je odvisna sposobnost posameznega modela, da se akumulira. Potrebno je ločiti nominalno in dejansko zmogljivost, saj je v praksi uporaba druge vrednosti lahko manjša. Razpon vrednosti po prostornini se lahko spreminja od 1 do 50 μF, v nekaterih primerih pa lahko doseže največ 10 000 μF. Pomemben je tudi kazalnik gostote energije, ki je v veliki meri odvisen od zasnove izdelka. Največjo gostoto karakterizirajo kondenzatorji velikega formata, pri katerih masa plošče z elektrolitom znatno presega težo ohišja. Na primer, z zmogljivostjo 10.000 μF z napetostjo 0,45 kW in maso približno 2 kg, lahko gostota doseže 600-800 J / kg. Prav takšen model je koristen za dolgoročno shranjevanje energije. Poleg tega so delovne lastnosti kondenzatorjev določene s toleranco. Gre za napako v razmerju med realno in nominalno zmogljivostjo. Ta vrednost je izražena v odstotkih in povprečju 20-30%. Na nekaterih področjih se radijski inženirski izdelki uporabljajo z 1% toleranco.

Keramični kondenzatorji

To so naprave, ki temeljijo na disk keramičnih elementih z dielektriki barijevega titanata. Takšen kondenzator se lahko uporablja v sistemih z napetostmi do 50.000 V, vendar je pomembno upoštevati, da ima minimalno temperaturno stabilnost in širok razpon sprememb kapacitivnosti. Med prednostmi lahko omenimo majhen odvodni tok, skromno velikost (z veliko zmogljivostno nabojem) in zmožnost delovanja pri visokih frekvencah. Ker gre za uporabo, se keramični kondenzatorji uporabljajo v vezjih s pulzirajočim, izmeničnim in enosmernim tokom. Najpogosteje se uporabljajo modeli z zmogljivostjo do 0,5 mikrofarada. Pri tem se ta vrsta kondenzatorja dobro sooča z zunanjimi obremenitvami, vključno z mehanskimi udarci. Ne moremo reči, da se keramični kovček odlikuje po dolgem obratovalnem obdobju in trajnosti, vendar ohranja svoje tehnične lastnosti v navedenem obdobju.

Modeli iz poliestra

Na diagramih so naprave te vrste označene z oznakama K73-17 ali CL21. Njihovo lupino tvorita metalizirana folija, za telo pa se uporablja epoksi spojina. Samo prisotnost tega polnila v oblikovanju naredi poliestrske kondenzatorje odporne na temperaturne, fizikalne in kemične vplive. Ta niz kakovostnih lastnosti je privedel do široke distribucije K73-17 kondenzatorjev v proizvodnji svetlobnih naprav. Povprečna zmogljivost naprave je 15 µF pri maksimalni napetosti okoli 1500 V. Značilnosti so skromne, vendar to ne preprečuje uporabe kondenzatorja v istih impulznih in izmeničnih tokokrogih. Poleg tega nizka cena naprave prispeva k njeni priljubljenosti na radijskem trgu.

Kondenzator na osnovi polipropilena

Tudi relativno poceni možnost vožnje. električni naboj ki se hkrati razlikuje po nizkem koeficientu izgub in visoki dielektrični vzdržljivosti. Prednosti vključujejo optimalno higroskopičnost. To pomeni, da eden od glavnih sovražnikov radijskih elementov v obliki vlage v polipropilenskih kondenzatorjih ni grozen. Kot izolatorje se uporabljajo metalizirane folije ali trakovi iz folije. V najnovejših različicah se uporablja tudi tehnologija samonastavljive lupine, ki povečuje zanesljivost in trajnost kondenzatorja.

Naprava lahko deluje pri višjih frekvencah in ohranja zadostno moč. Ta kakovost omogoča uporabo kondenzatorjev v indukcijskih sistemih ogrevanja, ki jih dopolnjuje vodno hlajenje. Uporaba teh elementov v opremi z električnimi motorji 220 V je prav tako zelo razširjena, saj v tem primeru delujejo kot izhodne komponente. To funkcijo najbolje izvajajo modeli z delovno zmogljivostjo v razponu od 1-100 mikrofarad in napetostjo 440 V. Vendar to niso edini sintetični pogoni. Kaj so termoplastični kondenzatorji? Polisulfon in polikarbonatni elementi zaslužijo pozornost. Za prve je značilna nizka absorpcija vlage in sposobnost vzdrževanja visoke napetosti pri padcu temperature, drugi pa v procesu zagotavljajo optimalno električno stabilnost.

Tantalni kondenzatorji

Osnova naprave je tantal pentoksid z oksidnim elektrolitskim polnjenjem. Kondenzator ima visoko razmerje med zmogljivostjo in prostornino, širok razpon podprtih temperatur in kompaktnosti. Takšne komponente se uporabljajo pri izdelavi instrumentov manjšega obsega, računalniki in drugi računalniški opremi. V tej družini lahko ločimo naslednje vrste kondenzatorjev: polarni in nepolarni, trdni in tekoči. Najbolj privlačna z vidika zmogljivosti so polprevodniške naprave, saj so za njih značilna sposobnost vzdrževanja visoke napetosti. Vendar pa lahko v pogojih kritičnega presežka dovoljene trenutne vrednosti ne uspejo. Zmogljivost modelov tantala je 1000 mikrofarad, v primerjavi z elektrolitskimi primerki pa je njihova lastna induktivnost veliko nižja, kar omogoča uporabo elementa pri visokih frekvencah.

Značilnosti visokonapetostnih modelov

Elemente te vrste je mogoče uporabiti v sistemih z visokimi napetostnimi nivoji, ki dosegajo 15.000 V. Hkrati je kapacitivnost visokonapetostnih kondenzatorjev majhna - približno 50-100 nF. Keramika se bolj pogosto uporablja kot dielektrični material. Zaradi tega se vzdržujejo visoke obremenitve obremenitve in telo ščiti polnilo zaradi okvar plošč.

Pogosto so tudi stekleni vakuumski izdelki, ki podpirajo tudi napetosti več kot 10.000 V. To so bučke s koncentričnimi elektrodami, ki v procesu zagotavljajo majhne frekvenčne izgube. Uporabite tovrstne visokonapetostne kondenzatorje za reševanje kritičnih radiofrekvenčnih problemov z induktivnim segrevanjem. Toda takšne komponente so dražje, krhke in velike.

Večplastne in enoslojne strukture

Običajno se ta klasifikacija uporablja za kondenzatorje iz keramike. Torej, enoslojni kondenzatorji (disk) imajo preprosto napravo, vendar to ne vpliva na zmanjšanje velikosti. V večini primerov so bolj masivni kot večplastni kolegi. Posledično se zmogljivost naprave poveča, vendar velike velikosti še vedno omejujejo njihovo distribucijo na določenih območjih.

Kar se tiče večplastnih elementov, so na splošno podobni glede na diskovne, vendar je potencial pogonov še večji. Tudi pomembna prednost je v zanesljivosti in trajnosti. Oblika, v kateri se izvajajo večplastni kondenzatorji, jih naredi manj občutljive na agresivne medije, kar razširi področje uporabe. Takšne komponente se v glavnem uporabljajo v dragih profesionalnih napravah.

Impregnirani oljni kondenzatorji

To je ločena skupina radijskih elementov, ki temeljijo na papirnih polnilih. Obdelujemo jih s posebnimi raztopinami, kot je vosek in epoksidne smole. Kaj so kondenzatorji za olje? Bistveno različni modeli za direktni in izmenični tok. Prvi se uporabljajo za frekvenčno filtriranje, povečanje napetosti in odpravljanje električni lok. V industriji se uporabljajo kondenzatorji za impregnacijo olja za sisteme z izmeničnim tokom. Tovrstna naprava ima veliko zmogljivost in lahko obvladuje velike konične obremenitve. Praviloma se uporablja kot zagonski del za elektromotorje. Dodatne funkcije vključujejo ločevanje faz, korekcijo moči in izravnavo napetosti.

Negativni dejavniki za uporabo kondenzatorja

Ena glavnih težav pri uporabi kondenzatorjev je velika verjetnost eksplozije zaradi pregrevanja, ki nastane zaradi velikih puščanj. Prav tako poveča tveganje za zlom elementa se lahko nahajajo radiatorji z visoko toplotno sevanje. Katere vrste kondenzatorjev so najbolj dovzetne za eksplozije? Najpogosteje se to zgodi z elektrolitskimi napravami, ki so opremljene z nezanesljivimi ohišji. Optimizacija konstrukcije za zmanjšanje velikosti izdelka prisili proizvajalce, da uporabijo tanke lupine, zato lahko pride do razpršitve delov kondenzatorja in škropljenja elektrolita z močnim pregrevanjem ali v pogojih povečanega notranjega tlaka.

Zaključek

Tako najpreprostejši enoslojni kot tudi večplastni visokonapetostni modeli kondenzatorjev opravljajo pomembne naloge za radijsko opremo. Najmanj prilagodijo trenutne parametre, ki jih s podobnimi dimenzijami ne more zagotoviti nobena druga tehnična komponenta. Hkrati pa električni kondenzator sploh ni idealna rešitev, kar povzroča stalno iskanje novih oblik njegove izvedbe. Proizvajalci napredne opreme eksperimentirajo z modeli, polnili in fizikalnimi lastnostmi, poskušajo ponuditi optimalne potrošniške lastnosti te naprave. Med najpomembnejšimi ciljnimi parametri v zvezi s tem so odpornost kondenzatorja na obremenitve, široka območja delovanja, minimalno sevanje in visoka življenjska doba.